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从查询到统计的一站式智能零件管理——智能零件柜

本帖最后由章于 2026-8-3 14:32 编辑

【演示视频】

【项目背景】

在中药房和零件储藏间，存放着大量的中药和零件。然而，当人们需要寻找某种特定的中药或零件时，往往会遇到诸多不便，需要耗费大量时间来记忆它们的具体存放位置。那么，如何才能让人们无需刻意记忆，就能快速找到所需的中药或零件，并准确知晓其数量呢？我们的智能零件柜便能完美解决这一问题。

【功能介绍】

这个智能零件柜具备以下核心功能与显著亮点：

1、双模式运行：提供单机版和物联网版两种使用模式。其中，物联网版支持将零件相关信息存储于物联网平台，智能零件柜可随时调用这些数据。即便遭遇断电情况，恢复供电后数据依然完整无缺，确保信息不丢失。

2、智能语音交互：配备智能语音识别功能，用户可通过语音指令进行操作，实现便捷交互。

3、语音数量播报：能够语音播报剩余零件的数量，让用户无需手动查看，即可快速获取关键信息。

4、指示灯精准指引：以指示灯直观指示零件的存放位置以及剩余数量，使用户一目了然，快速定位所需零件。

5、全局数量速览：支持一键操作或一句话指令，即可总体了解全部零件的数量信息，高效又便捷。

6、数据无缝对接物联网：剩余零件数量与物联网实现无缝打通，能够自动上传和下载数据，确保信息的实时更新与同步。

【硬件清单】

序号	硬件	数量
1	掌控板	1
2	掌控扩展板	1
3	灯带	1
4	语音识别合成模块	1
5	咪头	1
6	喇叭	1
7	结构件等	1

【设计制作】

1、激光切割件设计

外观结构选用 3MM 厚的椴木板作为材料。依据硬件组装的具体需求以及作品外观的初步设想，首先使用 LaserMaker 软件在电脑上精心设计出外壳的图纸，确保图纸尺寸精准、结构合理。完成设计后，将图纸导入激光切割机，按照设定参数进行切割，得到符合要求的外壳部件。

2、组装中间的井字格。将切割好的用于构建中间井字格的板材，按照设计好的布局和连接方式进行组装。可以使用合适的胶水进行固定，确保井字格结构稳固，为后续组装提供坚实的支撑。

3、组装侧面板及背板。把切割好的侧面板和背板与已组装好的中间井字格结构进行对接。同样可以采用胶水或小螺丝固定的方式，将侧面板和背板牢固地安装在井字格结构上，注意保证各面板之间的垂直度和平整度。

4、安装灯带。安装灯带时，需先根据设计需求确定灯带的安装位置和长度。使用剪刀将灯珠剪剪下来（注意剪切位置要在灯带规定的剪切点，避免损坏灯珠）。之后，根据灯珠的安装位置，小心地重新焊接上相应长度的电线（焊接过程中要使用电烙铁等工具，操作时注意防止烫伤，同时确保焊接牢固，避免出现虚焊情况）。最后使用热熔胶将其固定在预定位置，确保灯带安装平整、无扭曲。

5、安装语音识别合成模块、咪头及喇叭。将语音识别合成模块、咪头和喇叭安装到外壳的指定位置并用热熔胶固定。并把咪头和喇叭焊接到语音识别合成模块相应的针脚上，再在串口输入输出引脚上焊接上杜邦线，方便与掌控板扩展板连接。

6、连接线路。按照电路图，把语音合成模块和灯带连接到掌控扩展板相应的针脚上，连接完成后，仔细检查线路连接是否牢固，有无短路或断路的情况。

7、将前面板安装到已组装好的结构上。

8、制作零件盒。分别制作9个零件盒，每个零件盒前面板分别雕刻不同的文字。

8、完成组装。把9个零件盒分别放入到相应位置，然后再对整个智能零件柜进行全面检查，查看各部件是否安装牢固。这样一个完整的智能零件柜就组装完成了。

【程序编写】

1、使用Mind+软件进行程序编写，打开该软件，切换到上传模式，然后点击“扩展”进入添加扩展页面。

2、在“主控板”选项卡中，选择“掌控板”作为本次编程使用的主控设备。

3、依次在“显示器”选项卡中选择“WS2812 RGB灯”，在“网络服务”选项卡中选择“Wi-Fi”和“TinyWebDB”，以满足程序对显示和网络功能的需求。

4、在“用户库”选项卡中添加自定义库。在查找地址栏中准确输入“https://gitee.com/LNSFAIoT/offli ... d-synthesis-modules”，输入完成后按回车键，此时系统会根据输入的地址进行搜索，搜索成功后即可找到“离线语音识别合成模块”。点击该模块，确认添加，最后点击“返回”回到编程主页面，完成扩展的添加操作。

5、首先对“离线语音识别合成模块”和灯带开展初始化设置。完成上述初始化设置后，接下来进行变量的添加与设置，添加两个变量“临界数量”和“运行模式”，并分别将它们的初始值设为2和99。

在后续的程序中，其中“临界数量”变量，它主要作为后续零件指示灯显示不同颜色的判断条件：当零件数量大于2时，指示灯亮绿色；当零件数量大于0而小于等于2时，指示灯亮橙色。“运行模式”变量，它用于控制程序运行的是“单机模式”还是“物联网模式”。初始值设为99，表示当前既非“单机模式”也非“物联网模式”，需要通过按掌控板上的A键或B键来确定运行模式，按A键选择“单机模式”，按B键选择“物联网模式”。

6、添加一个名为“零件数量初始化”的函数。在该函数中，分别定义变量A1、A2……，并为它们赋予初始值，这些变量代表不同盒子里零件的个数。需要注意的是，这里初始化的零件个数仅在“单机模式”下生效。

7、完成零件数量初始化后，接下来添加“模式选择”函数。此函数的主要功能是先在屏幕上显示不同模式的操作提示语，然后持续等待用户进行模式选择。如果用户按下掌控板的A键，将变量“运行模式”的值设为0，同时在屏幕上显示“准备就绪”文字，即进入“单机模式”。如果用户按下B键，把变量“运行模式”的值设为1，即进入“物联网模式”。

在“物联网模式”下先进行无线Wi - Fi连接操作，连接成功后，在屏幕上显示“Wi - Fi连接成功”文字，并将指示灯设置为特定颜色（如绿色）。接着连接TinyWebDB数据库（TinyWebDB数据库的相关操作这里不再赘述），在编程环境中找到“设置服务器参数”相关积木，在其参数设置中输入TinyWebDB数据库的API地址、注册的用户名以及对应密钥。数据库连接成功后，在屏幕上显示“数据库连接成功”提示，最后将数据库中保存的零件数量赋值给之前定义的相应变量（如将数据库中盒子1的零件数量赋值给变量A1，盒子2的零件数量赋值给变量A2等）。

8、完成模式选择后，根据所选模式在屏幕上显示相应的提示信息，以便用户清晰了解当前程序运行状态。

9、在循环执行部分添加用于读取离线语音识别及合成模块串口数据的积木模块，同时添加字符串变量“语音ID”，并将其赋值为读取到的串口数据。

接下来添加“模式显示”函数。此函数的功能是通过按下掌控板的B键，在屏幕上显示“单机模式”或“物联网模式”下各个零件盒中零件的数量以及零件盒上指示灯的颜色等信息。

10、完成“模式显示”函数设置后，接下来完善“显示全部零件数量”函数。该函数的主要操作流程是：首先为了整齐显示零件数量，进行界面网格的绘制；然后在相应的网格位置显示对应零件的数量。如果当前运行的是“物联网模式”，则需要先从数据库中读取零件个数，再进行显示。这里仅列出了三个盒子的零件数量显示方法，其他盒子的数量显示方式与之相同，因篇幅原因未全部列出。最后，调用“零件数量显示灯”函数，使各个盒子上的指示灯显示出来。

在“零件数量显示灯”函数中，会将各个盒子中实际零件的个数与变量“临界数量”进行对比，从而显示不同的颜色：如果实际零件数大于变量“临界数量”，则指示灯亮绿色；如果实际零件数大于0而小于等于变量“临界数量”，则指示灯亮橙色；如果实际零件数为0，则指示灯亮红色。

11、在循环执行中，添加“A1零件显示”、“A2零件显示”等函数，以及“全部零件信息显示”函数，以实现不同语音命令实现零件信息的展示功能。

12、“A1零件显示”函数的主要功能流程如下：当用户说出A1零件盒中零件的名称时，该函数会触发语音播报零件剩余数量，同时在屏幕上显示相应信息，并且用户还能通过相应触摸按键对零件数量进行增减操作。

在“A1零件显示”函数中，通过读取语音识别及合成模块的串口数据，利用“如果 - 那么执行”条件判断积木来确定是否执行后续程序。离线语音识别及合成模块的固件需在特定平台（如智能公元平台）上进行设置，并使用烧录软件将固件烧录到语音识别及合成模块中。该模块主要有以下功能：一是具备语音识别功能，可识别听到的语音是否与事先设置的命令词匹配，这些命令词可根据实际需求在开发平台中进行设置，例如设置“继电器”等命令词，若匹配成功，模块会通过串口向掌控板发送相应的字符串。二是能够随时接收掌控板通过串口发送过来的字符串，若接收到的字符串与事先设置的接收字符串（同样可在开发平台中设置）相匹配，模块会语音合成相应的音频并播放出来。离线语音识别及合成模块固件的设置及烧录过程不再赘述。

当语音识别及合成模块向掌控板发送的串口字符串为“A1”时，首先让语音识别及合成模块播报剩余零件数量的相关提示语，。接着，在屏幕上显示相关零件盒的名称及零件的剩余数量等信息，并在相应零件盒上显示相应颜色的指示灯。这些信息的显示通过带参数的“零件信息”函数来完成。

随后，用户可通过按触摸按键来调整零件数量。按触摸按键P或Y可减少零件数量（零件取出几个，就按几下P或Y）；按触摸按键O或N可增加零件数量（零件放入几个，就按几下O或N），从而实现剩余零件数量的增减显示。按触摸按键T或H进行确定操作。如果当前使用的是“物联网模式”，则将目前剩余的零件数量更新到数据库相应的标签位置，实现数据远程网络保存。这样，即使设备关机或断电，下次重新启动后也会自动读取网上数据库中的数据。

基于“A1零件显示”函数的编写思路，同理可完成“A2零件显示”“A3零件显示”……函数的程序编写。

13、“全部零件信息显示”函数的功能是通过语音指令来控制显示或关闭全部零件数量的相关信息。

14、以下是智能零件盒的完整程序。

【使用说明】

查看所有零件信息时，有两种操作方式：一是按钮操作，按一下掌控板右边B键的按钮，即可根据指示灯的颜色及显示屏显示的信息了解各个零件的数量，若要关闭显示，再按一下该按键即可。二是语音操作，说出“全部零件”“零件信息”等命令词，就能根据指示灯的颜色及显示屏显示的信息了解各个零件的数量；若要关闭显示，说出“关闭显示”即可。

若想了解某种零件，例如说出“继电器”，相应盒子上的指示灯会亮起，同时会播报该零件剩余的数量，屏幕也会显示相应的信息。此时，如果需要取走或放入零件，只需按减少或增加按键，取走几个或放入几个就按相应的按键几次，最后按一下确定键即可。这样，继电器的数量会作相应改变，并将相关信息上传到物联网平台。

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